CN103194075A

CN103194075A - 一种无机纳米阻燃木塑复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103194075A
Application number: CN201310138343XA
Authority: CN
Inventors: 杨洪斌
Original assignee: Ruili City Qian Zi Wood Industry Development Co Ltd
Current assignee: Ruili City Qian Zi Wood Industry Development Co Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开一种无机纳米阻燃木塑复合材料及其制备方法，木塑复合材料由如下重量份的原料制作：颗粒状回收塑料100、木纤维100-200、偶联剂5-15、阻燃剂25-45、抑烟剂1-3、润滑剂5-15、抗氧剂1-5、抗老化剂1-5份、着色剂1-5；本发明采用的阻燃剂为纳米级无机阻燃剂及抑烟剂，属无卤环保型阻燃剂，本发明的无机纳米阻燃木塑复合材料与未经阻燃处理的木塑复合材料相比，阻燃性能与抑烟性能有明显提高，比如氧指数提高20%-30%，烟密度降低30%-40%，热释放速率降低20%-50%，最大热释放速率降低30%-45%，总释热量降低30-40%，同时其抗弯强度与吸水厚度膨胀率等物理力学性能均达到了国家标准木塑装饰板的要求，可应用于建筑与室内装饰中对材料阻燃性能要求较高的场所。

Description

一种无机纳米阻燃木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料，具体涉及一种无机纳米阻燃木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是由木纤维、塑料、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂等添加剂混合在一起，采用挤出、模压或注塑等适合于大规模生产的工艺方法加工而成的一种新型材料。木塑复合材料兼具木材与塑料的特点，具有力学性能优良、吸水率低、易于加工等优点，在很多应用场合可以代替木材与塑料制品，目前已广泛用作铺板、栏杆、景观木、户外建筑、室内装饰材料等。

木塑复合材料作为建筑与室内装饰材料，应用于商场、医院、客运车站、图书馆、博物馆等公共场所时，应符合国家相关消防法规对其燃烧性能的要求。因此，阻燃型木塑复合材料的研究开发得到了日益广泛的关注。例如授权公告号CN101143952A阻燃抑烟型木塑复合材料的专利公开了一种生产阻燃型木塑复合材料的方法，该专利应用以聚磷酸铵为主的膨胀型阻燃剂达到阻燃抑烟的目的。公开号CN102093735A一种以硅烷改性聚磷酸铵为阻燃剂的木粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，该专利采用硅烷改性聚磷酸铵以提高阻燃剂与木粉的相容性，从而得到阻燃性能好、机械性能高的木塑复合材料。公开号CN102181166A一种高效阻燃木塑复合材料及其制备方法利用有机化处理的膨润土、硼酸锌与氢氧化铝复配的阻燃剂，以解决界面相容的问题，既获得优良的阻燃效果，又满足机械性能要求。公开号CN101838465A有机硅硼阻燃木塑复合材料及其制备方法采用含有硼硅氧烷接枝聚合物的塑料基料制备木塑复合材料的方法，产品具有阻燃性好、机械性能优、对环境无害等特点。

发明内容

本发明的目的是通过添加纳米级无机阻燃剂并通过特定加工工艺过程，提供一种阻燃性能突出、综合性能良好的木塑复合材料。本发明采用纳米级无机阻燃剂氢氧化铝与氢氧化镁，外加具有协效作用的抑烟剂钼化合物，辅以合适的偶联剂，从而得到一种环保、高效阻燃、明显抑烟、物理力学性能均衡的木塑复合材料。

本发明的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于由以下重量份的原料经高温混合、造粒与挤出成型而制得：

作为本发明的优选技术方案：

所述的颗粒状回收塑料为回收PE、回收PP中的一种或二者的组合物。

所述的木纤维由专用木材粉碎机加工而得或由木材加工的锯末与刨花等剩余物组成，并经筛选与干燥得到60-100目含水率为6%－8%的木纤维。

所述的偶联剂采用马来酸酐改性聚乙烯、有机硅烷、钛酸酯、铝酸酯中的一种或一种以上的组合物。

所述的阻燃剂为纳米级氢氧化铝、纳米级氢氧化镁等无机阻燃剂中的一种或一种以上的组合物。

所述的抑烟剂为钼酸铵、三氧化钼或硼酸锌中的一种或一种以上的组合物。

所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或石蜡中的一种或一种以上的组合物。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂168中的一种或一种以上的组合物；

所述的紫外线吸收剂为UV531、UV327或UV-9中的一种或一种以上的组合物。

本发明提供的无机纳米阻燃木塑复合材料的制备方法，采用以下步骤进行制备：

将各组分原料按重量比称取后投入到高温混炼机中，在温度90-125℃、转速80-120r/min下，混炼15-20分钟得混合物料，将混合物料输送至冷混罐内冷却至50℃以下；冷混后的物料加入到平行双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速50-100r/min下，经挤出、冷却与切粒得到颗粒状木塑混合物；将造粒所得的颗粒料加入锥形双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速30-80r/min下，通过口模挤出，再经过冷凝水冷却、机械牵引、锯机锯割等工序而制得木塑成品。

本发明采用的阻燃剂为纳米级无机阻燃剂及抑烟剂，属无卤环保型阻燃剂。本发明的无机纳米阻燃木塑复合材料与未经阻燃处理的木塑复合材料相比，阻燃性能与抑烟性能有明显提高，比如氧指数提高20%-30%，烟密度降低30%-40%，热释放速率降低20%-50%，最大热释放速率降低30%-45%，总释热量降低30-40%。同时其抗弯强度与吸水厚度膨胀率等物理力学性能均达到了国家标准木塑装饰板的要求，可应用于建筑与室内装饰中对材料阻燃性能要求较高的场所。

具体实施方式

下面给出实例以对本发明进行具体的描述，本发明的保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1

按重量配比称取干燥好的回收PE塑料颗粒100份，40-100目的木纤维150份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，纳米级氢氧化铝20份，三氧化钼2份，滑石粉5份，抗氧剂（1010）2份，辅助抗氧剂（DLTP）1份，紫外线吸收剂（UV531）2份，着色颜料（铁红、铁黄与铁黑的混合物）4份，石蜡2份。

将各组分原料按重量比称取后投入到高温混炼机中，在温度90-125℃转速、80-120r/min下，高速混炼15-20分钟后，将混合物料输送至冷混罐内冷却至50℃以下；冷混后的物料加入到平行双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速50-100r/min下，经高温高压挤出、冷却与切粒得到颗粒状木塑混合物；将造粒所得的颗粒料加入锥形双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速30-80r/min下，经高温高压通过口模挤出，再经过冷凝水冷却、机械牵引、锯机锯割等工序而制得木塑成品。

实施例2

按重量配比称取干燥好的回收PE塑料颗粒100份，40-100目的木纤维150份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，纳米级氢氧化镁20份，三氧化钼2份，滑石粉5份，抗氧剂（1010）2份，辅助抗氧剂（DLTP）1份，紫外线吸收剂（UV531）2份，着色颜料（铁红、铁黄与铁黑的混合物）4份，石蜡2份。

产品生产过程与实施步骤同实施例1。

实施例3

按重量配比称取干燥好的回收PE塑料颗粒100份，40-100目的木纤维150份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，铝酸酯3份，纳米级氢氧化铝15份，纳米级氢氧化镁15份，三氧化钼2份，钼酸铵2份，滑石粉5份，抗氧剂（1010）2份，辅助抗氧剂（DLTP）1份，紫外线吸收剂（UV531）2份，着色颜料（铁红、铁黄与铁黑的混合物）4份，石蜡2份。

产品生产过程与实施步骤同实施例1。

实施例4

按重量配比称取干燥好的回收PE塑料颗粒100份，40-100目的木纤维150份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，铝酸酯5份，纳米级氢氧化铝20份，纳米级氢氧化镁20份，三氧化钼2份，钼酸铵2份，滑石粉5份，抗氧剂（1010）2份，辅助抗氧剂（DLTP）1份，紫外线吸收剂（UV531）2份，着色颜料（铁红、铁黄与铁黑的混合物）4份，石蜡2份。

产品生产过程与实施步骤同实施例1。

表一各实施例的产品物理力学性能与燃烧性能

表一性能数据测试说明：密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和吸水厚度膨胀率等物理力学性能指标按《GB/T24137-2009木塑装饰板》测试；氧指数按《GB/T2406-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为》测试；烟密度按《GB/T8627－2007建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》测试；点燃时间、最大热释放速率、热释放速率和总释热量按《ASTM E1354-04aStandard test method for heat and visible smoke release rates for materials andproducts using an oxygen consumption calorimeter》测试。

Claims

1.一种无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于由以下重量份的原料通过混合、造粒和挤出成型制得：

颗粒状回收塑料 100份，

60-100目的木纤维 100-200份，

偶联剂 5-15份，

阻燃剂 25-45份，

抑烟剂 1-3份，

润滑剂 5-15份，

抗氧剂 1-5份，

抗老化剂 1-5份，

着色剂 1-5份。

2.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于颗粒状回收塑料为回收PE或回收PP中的一种或二者的组合物。

3.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于木纤维由专用木材粉碎机加工而得或由木材加工的锯末与刨花等剩余物组成，并经筛选与干燥得到60-100目含水率为6%－8%的木纤维。

4.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于偶联剂采用马来酸酐改性聚乙烯、有机硅烷、钛酸酯、铝酸酯中的一种或一种以上的组合物。

5.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于阻燃剂为纳米级氢氧化铝、纳米级氢氧化镁等无机阻燃剂中的一种或一种以上的组合物。

6.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于抑烟剂为钼酸铵、三氧化钼或硼酸锌中的一种或一种以上的组合物。

7.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或石蜡中的一种或一种以上的组合物。

8.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂168中的一种或一种以上的组合物。

9.根据权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料，其特征在于紫外线吸收剂为UV531、UV327或UV-9中的一种或一种以上的组合物。

10.一种如权利要求1所述的无机纳米阻燃木塑复合材料的制备方法，其特征在于采用以下步骤进行制备：

将各组分原料按重量比称取后投入到高温混炼机中，在温度90-125℃、转速80-120 r/min下，混炼15-20分钟得混合物料，将混合物料输送至冷混罐内冷却至50℃以下；冷混后的物料加入到平行双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速50-100 r/min下，经挤出、冷却与切粒得到颗粒状木塑混合物；将造粒所得的颗粒料加入锥形双螺杆挤出机，在温度140-200℃、转速30-80 r/min下，通过口模挤出，再经过冷凝水冷却、机械牵引、锯机锯割等工序而制得木塑成品。